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Sigma-Delta模数转换器(Sigma-Delta Analog to Digital Converter,Σ-ΔADC)具有高分辨率、高可靠性、易于集成等优点,并被广泛应用。由于ADC处理的信号通常比较微弱,故可编程增益放大电路在模数转换过程中不可或缺,且性能要求十分严格。一方面,可编程增益放大器对信号起放大和传递作用,其精度好坏直接影响整个Σ-ΔADC的分辨率;另一方面,Σ-ΔADC中调制器模块的输入端为采样保持电路,时钟每切换一次,会为通路引入剧烈的电压抖动。因此,可编程增益放大器必须具备很强的驱动能力,使信号能够快速建立,保证信号的真实度。针对上述问题,本次课题基于110nm CMOS工艺,设计了一款高性能可编程增益放大电路,将其应用于16bit、10Msps的Σ-ΔADC芯片中。本设计主要由可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier,PGA)、缓冲器(Buffer)以及带隙基准源(Bandgap Reference,BGR)等电路模块组成。其中,核心模块为PGA,在结构选取上,采用全差分型折叠式共源共栅结构,以增强抗共模干扰能力;而在技术应用上,一方面,采用斩波稳定技术和AB类推挽技术,提高PGA的精度和动态性能,另一方面,其电流源采用自级联结构,提高PGA的电压余量和鲁棒性。为了进一步增强PGA输出端的驱动能力,在PGA输出端增加缓冲器电路,以适应调制器中采样开关的不断切换;另外,Buffer中采用斩波稳定技术,用于降低失调和噪声,使得PGA输出端传至调制器模块的信号失真大大减小。BGR为课题中最基本的模块,运用电流熔断修调技术,提高电路温漂性能,为PGA共模反馈单元提供精准的参考电压;同时,用BGR产生基准电流,为PGA和Buffer提供参考电流,保证所有电路可产生静态偏置,从而正常工作。基于110nm CMOS工艺,采用Cadence-spectre软件对本课题电路做仿真验证,其中,PGA的等效输入噪声为1.11nV/sqrt(Hz)、失调电压为61.5uV、共模抑制比为111dB、电源电压抑制比为107dB;Buffer的等效输入噪声为18.6nV/sqrt(Hz)、失调电压为27.4uV、共模抑制比为126dB、电源电压抑制比为91.9dB;BGR的温漂系数为9.07ppm/℃、电源抑制为-97.9dB。仿真结果显示,各模块指标均达到设计要求,且整体ADC的综合性能良好。